通過(guò)從IO接口讀取模擬值并進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，可以得到檢測(cè)到的電壓值。

用Ai-M61-32S監(jiān)測(cè)水位

項(xiàng)目解決方案

通過(guò)從IO接口讀取模擬值并進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，可以得到檢測(cè)到的電壓值。進(jìn)一步的電壓-水位校準(zhǔn)使串行印刷和水位高度繪圖，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)水位監(jiān)測(cè)。

電壓轉(zhuǎn)換

根據(jù)歐姆定律，V = I / R，電壓與電阻成正比。通過(guò)得到3.3 v和GND對(duì)應(yīng)的模擬值(測(cè)量值為3199和21)，推導(dǎo)出實(shí)際電壓轉(zhuǎn)換公式為：voltage = val *(3.3 /(3199-21))。

代碼

長(zhǎng)按IO2鍵，短按EN鍵進(jìn)入下載模式。配置端口后，上傳項(xiàng)目并重置以運(yùn)行程序。

效果

水位傳感器

水位傳感器可以檢測(cè)水位高度(檢測(cè)范圍：0 - 40mm)，也可以作為雨滴傳感器用于天氣監(jiān)測(cè)，檢測(cè)降雨量和強(qiáng)度。廣泛應(yīng)用于汽車雨刷系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、洗衣機(jī)、智能天窗系統(tǒng)等。

模塊的介紹

上電后，電源指示燈LED亮起。工作電壓：直流3.3V - 5V。輸出類型：模擬信號(hào)。

傳感器有10根外露銅線，其中5根電源銅線和5根傳感銅線呈交錯(cuò)平行排列，每根電源銅線之間有一根傳感銅線。

模塊示意圖

引腳的定義

?S (Signal)為模擬量輸出;

?+ (VCC)為傳感器電源;

?—(GND)表示地。

工作原理

當(dāng)平行銅線之間有水時(shí)，不同的浸入高度導(dǎo)致不同的電流。銅線之間的電阻隨水位的變化而變化。

電阻與水的高度成反比(傳感器浸入越深，電導(dǎo)率越好，電阻越低，電流越大)。因此，水位可以通過(guò)測(cè)量傳感器的輸出電壓通過(guò)ADC來(lái)確定。

硬件連接

S -> io19, + - >3v3, - >gnd。

硬件連接完成后，打開串口。此時(shí)，輸出電壓應(yīng)為0。

水位校正

由于水質(zhì)和電導(dǎo)率的差異，需要校準(zhǔn)。每次校準(zhǔn)前，將PCB表面平行銅線干燥。當(dāng)電壓讀數(shù)為0時(shí)，將傳感器放入水中，記錄水位和電壓。收集多組數(shù)據(jù)進(jìn)行平均。

校準(zhǔn)數(shù)據(jù)收集

當(dāng)水位為10mm時(shí)，對(duì)應(yīng)的串口輸出電壓為1.25 V。

增加水位，收集多個(gè)電壓-水位數(shù)據(jù)對(duì)。假設(shè)電壓V與水位高度mm為線性關(guān)系，用Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到公式y(tǒng) = 41.774 x - 38.686。

項(xiàng)目代碼

在代碼中添加水位高度定義：

保存代碼，構(gòu)建項(xiàng)目，上傳固件，然后重置以運(yùn)行。打開串口助手，連接目標(biāo)串口，獲取實(shí)時(shí)IO模擬量、電壓(V)和水位(mm)。

數(shù)字管顯示水位

在前面的電壓讀取和基于水位傳感器的電壓-水位高度轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)4位共陽(yáng)極數(shù)字管顯示水位高度。

硬件連接

采用兩個(gè)74HC595驅(qū)動(dòng)的4位共陽(yáng)極數(shù)字管，支持3.3V至5V的寬電壓輸入，僅需3個(gè)信號(hào)引腳即可驅(qū)動(dòng)。

水浸傳感器_ S -> IO19，水浸傳感器_ + -> 3V3，水浸傳感器_ - -> GND。

4Bit - segment_ SCLK - b> IO23, 4Bit - segment_ RCLK - b> IO24, 4Bit - segment_ DIO -> IO11。

項(xiàng)目代碼

注意需要定義shiftOut函數(shù)。

●為了避免由于每個(gè)采樣值的顯著波動(dòng)而導(dǎo)致數(shù)碼管的過(guò)度動(dòng)態(tài)刷新，增加了一個(gè)循環(huán)以延長(zhǎng)數(shù)據(jù)刷新間隔。

●或者，取多個(gè)樣本并平均它們，以減少水位波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的數(shù)碼管顯示。

示范

●數(shù)字管顯示水位。

●靜態(tài)水位演化曲線。

本文編譯自hackster.io